$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 스트럿-타이 모델 및 하중분배율(I) 모델 및 하중분배율
Strut-Tie Models and Load Distribution Ratios for Reinforced Concrete Beams with Shear Span-to-Effective Depth Ratio of Less than 3 (I) Models and Load Distribution Ratios 원문보기

콘크리트학회논문집 = Journal of the Korea Concrete Institute, v.28 no.3, 2016년, pp.257 - 265  

채현수 (한길아이티 기술부) ,  윤영묵 (경북대학교 토목공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

철근콘크리트 깊은 보의 파괴거동은 전단경간비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 이 논문에서는 철근콘크리트 깊은 보의 파괴거동 특성을 합리적인 방법으로 반영하여 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 설계를 수행할 수 있는 두 종류의 단순 1차 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다. 또한 1차 부정정 스트럿-타이 모델을 정정 스트럿-타이 모델로 변환시켜 현행 스트럿-타이 모델 설계기준에 의한 철근콘크리트 깊은 보의 설계를 가능하게 하는 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 하중분배율 결정 시 철근콘크리트 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 휨철근비, 콘크리트의 압축강도 등의 영향을 반영하였다. 이 논문의 동반논문에서는 여러 현행 설계기준의 방법들과 이 연구에서 제안한 스트럿-타이 모델 및 하중분배율을 이용하여 파괴실험이 수행된 전단경간비가 3 이하인 다양한 종류의 335개 철근콘크리트 보의 강도를 평가하고, 이 연구에서 제안한 스트럿-타이 모델 및 하중분배율의 타당성을 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The failure behavior of reinforced concrete beams is governed by the mechanical relationships between the shear span-to-effective depth ratio, flexural reinforcement ratio, load and support conditions, and material properties. In this study, two simple indeterminate strut-tie models which can reflec...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이 연구에서는 Fig. 7과 같은 주요설계변수에 따른 하중분배율을 정확하게 묘사할 수 있는 수평 및 수직 복합 메커니즘의 하중분배율 식 αh(=FE /(P× a/z) × 100, %) 및 αv(=FD /P× 100, %)를 곡선조정을 통해 개발, 제안하고자 한다.
  • 부정정 스트럿-타이 모델에 대한 반복적인 구조해석을 필요로 하는 위의 축강성 결정과정은, 이를 위한 프로그램이 제공되지 않는 한, 비효율적이다. 이 연구에서는 수평 및 수직 복합 메커니즘의 1차 부정정 스트럿-타이 모델을 정정 트러스 구조의 스트럿-타이 모델로 변환하여 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 설계를 효율적으로 수행하기 위한 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하고자 한다.
  • 철근콘크리트 보는 전단경간비, 휨철근비, 콘크리트의 압축강도, 하중점과 지지점의 조건 등 여러 설계변수의 영향으로 비선형적으로 거동한다. 이 연구에서는 이러한 비선형적인 거동특성을 반영하기 위하여 부정정 스트럿타이 모델의 하중분배율 결정 시 스트럿 및 타이의 재료 비선형 거동을 고려한 비탄성 구조해석을 수행하였다. Fig.
  • 현행 설계기준의 스트럿-타이 모델 방법을 철근콘크리트 보의 합리적인 설계방법으로 정립시키기 위해서는 깊은 보 거동을 보이는 철근콘크리트 보의 하중전달 메커니즘을 적절히 반영할 수 있는 스트럿-타이 모델과 철근콘크리트 보의 강도 및 거동을 지배하는 주요설계변수들의 영향을 합리적으로 반영할 수 있는 방법이 제시되어야 한다. 이 연구에서는 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 주요 하중전달 메커니즘을 반영할 수 있는 두 종류의 1차 부정정 스트럿-타이 모델을 제시하였다. 또한 스트럿과 타이의 재료적 비선형 거동을 고려할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델의 비탄성 구조해석을 통해 전단경간비, 휨철근비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 주요설계변수가 철근콘크리트 보의 강도 및 거동에 미치는 영향뿐만아니라 철근콘크리트 보의 주요 하중전달 메커니즘의 강성변화의 영향을 철근콘크리트 보의 해석 및 설계 시 적합하게 반영할 수 있는 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 개발, 제안하였다.
  • 깊은 보 거동을 보이는 철근콘크리트 보의 하중전달 메커니즘은 크게 콘크리트 스트럿을 통해 하중 작용점에서 지점으로 하중을 전달하는 아치 메커니즘, 수직의 전단철근과 경사 스트럿을 통해 하중을 전달하는 수직 트러스 메커니즘, 그리고 수평의 전단철근과 경사 스트럿을 통해 하중을 전달하는 수평 트러스 메커니즘 등으로 구분할 수 있다. 이 연구에서는 지금까지 밝혀진 깊은 보 거동을 보이는 철근콘크리트 보의 파괴거동 및 주요설계 변수 간의 상관관계와 관련한 여러 실험 및 이론적인 연구결과12-18)와 부정정 스트럿-타이 모델이 정정 스트럿-타이 모델에 비하여 더 향상된 강도예측 결과를 보인다는 연구결과11,20)에 근거하여 두 종류의 1차 부정정 스트럿타이 모델을 제안하고자 한다. 제안한 모델은 Fig.

가설 설정

  • 단계 1~2 : 임의 설계조건을 갖는 철근콘크리트 보의 부정정 스트럿-타이 모델에 최대수직하중 Pmax을 가정하여 작용시키고, 이 하중에 대한 지점 반력 R을 구한다. 가정한 최대수직하중이 부정정 스트럿-타이 모델이 받을 수 있는 참된 최대수직하중인지 판단하기 위해 Fig.
  • 단계 4 : 각 스트럿 및 타이의 단면적을 단위 값으로 가정한 후, 각 스트럿과 타이의 축강성을 단위강성에서 탄성계수 값에 단위 값이 곱해진 값으로 가정한다. 이후 단순지지 부정정 스트럿-타이 모델에 대한 선형탄성 유한요소해석을 수행하여 각 스트럿과 타이의 단면력을 구하고, 그 단면력을 유효강도로 나누어 각 스트럿 및 타이의 단면적과 축강성을 결정한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
철근콘크리트 깊은 보의 파괴거동의 변수에는 어떤 것들이 있는가? 철근콘크리트 깊은 보의 파괴거동은 전단경간비, 휨철근비, 하중점과 지지점의 조건, 그리고 사용재료의 성질 등의 여러 변수간의 복합적인 역학관계로 인해 매우 복잡하다. 이 논문에서는 철근콘크리트 깊은 보의 파괴거동 특성을 합리적인 방법으로 반영하여 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 설계를 수행할 수 있는 두 종류의 단순 1차 부정정 스트럿-타이 모델을 제안하였다.
스트럿-타이 모델 방법의 특징은 무엇인가? 스트럿-타이 모델 방법은 철근콘크리트 깊은 보를 비롯한 응력교란을 갖는 콘크리트 구조부재의 설계에 효과적인 것으로 알려져 있으며, CSA,1) EC 2,2) AASTHO,3) FIB,4) ACI 318-14,5) 그리고 콘크리트구조기준6) 등의 세계 주요 설계기준서에 도입되었다. 그러나 현행 스트럿-타이 모델 설계기준의 많은 부분이 깊은 보 거동을 보이는 철근콘크 리트 보에 관한 연구결과에 근거하여 정립되었음에도 불구하고 설계기준서는 이들 보의 전단파괴 거동에 영향을 미치는 주요설계변수와 하중전달 메커니즘을 정확하게 반영할 수 있는 스트럿-타이 모델은 제시하지 못하고 있다.
부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율은 어떤 영향을 반영할 수 있는가? 또한 제안한 부정정 스트럿-타이 모델을 정정 스트럿-타이 모델로 변환시키기 위한 부정정 스트럿-타이 모델의 하중분배율을 제안하였다. 제안한 하중 분배율은 전단경간비가 3 이하인 철근콘크리트 보의 스트럿-타이 모델 설계 시 이들 보의 강도 및 거동에 영향을 미치는 전단경간비, 휨철근 비, 그리고 콘크리트의 압축강도 등의 영향을 반영할 수 있게 한다. 또한 하중분배율의 도입은 부정정 스트럿-타이 모델을 정정구조화 할 수 있는 합리적인 기준을 제공하며, 현행 스트럿-타이 모델 설계기준에 근거한 철근콘크리트 보의 합리적인 설계를 가능하게 한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (25)

  1. Canadian Standards Association, Design of Concrete Structures for Buildings, A23.3-M04, Rexdale, Ontario, Canada, 2004. 

  2. European Committee for Standardization, Eurocode 2: Design of Concrete Structures, Brussels, Belgium, 2004. 

  3. American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 5th Edition, Washington, D. C., USA, 2010. 

  4. Comite Euro-International du Beton, CEB-FIP Model Code 2010, International Federation for Structural Concrete (fib), Lausanne, Switzerland, 2010. 

  5. American Concrete Institute, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14) and Commentary, Farmington Hills, Michigan, USA, 2014. 

  6. Korean Concrete Institute, Design Specifications for Structural Concrete, Seoul, Korea, 2012. (in Korean) 

  7. Chae, H. S. and Yun, Y. M., "Strut-Tie Models and Load Distribution Ratios for Reinforced Concrete Beams with Shear Span-to-Effective Depth Ratio of Less than 3 - (II) Validity Evaluation", Journal of Korean Concrete Institute, in Review, 2016. (in Korean) 

  8. ACI Subcommittee 445, Examples for the Design of Structural Concrete with Strut-and-Tie Models; SP-208, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, USA, 2002. 

  9. Portland Cement Association, AASHTO LRFD Strut-Tie Model Design Examples, Skokie, Illinois, USA, 2004. 

  10. Foster, S. J. and Gilbert, R. I., "Experimental Studies on High-Strength Concrete Deep Beams", ACI Structural Journal, Vol.95, No.4, 1998, pp. 382-390. 

  11. Kim, B.H., and Yun, Y.M., "An Indeterminate Strut-Tie Model and Load Distribution Ratio for RC Deep Beams -(I) Model & Load Distribution Ratio", Advances in Structural Engineering, Vol.14, No.6, 2011, pp.1031-1041. 

  12. Smith, K.M., and Vantsiotis, A.S., "Shear Strength of Deep Beams", ACI Material Journal, Vol.79, No.3, 1982, pp. 201-213. 

  13. American Concrete Institute, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-99) and Commentary (ACI 318R-99), Farmington Hills, Michigan, USA, 1999. 

  14. Hwang, S.J., Lu, W.Y., and Lee, H.J., "Shear Strength Prediction for Deep Beams", ACI Structural Journal, Vol.97, No.3, 2000, pp.367-376. 

  15. Oh, J.K., and Shin, S.W., "Shear Strength of Reinforced High-Strength Concrete Deep Beams", ACI Structural Journal, Vol.98, No.2, 2001, pp.164-173. 

  16. Matamoros, A.B., and Wong, K.H., "Design of Simply Supported Deep Beams Using Strut-and-Tie Models", ACI Structural Journal, Vol.100, No.6, 2003, pp.704-712. 

  17. Kim, S.C., and Park, S.Y., "A Study on Shear Steel Effect on RC Deep Beams", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.25, No.2, 2005, pp.365-373 (in Korean). 

  18. He, Z.Q., Liu, Z., and Ma, Z.J., "Investigation of Load-Transfer Mechanisms in Deep Beams and Corbels", ACI Structural Journal, Vol.109, No.4, 2012, pp.467-476. 

  19. Yun, Y.M., "Effective Strength of Concrete Strut in Strut-Tie Model (I): Methods for Determining Effective Strength of Concrete Strut", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.25, No.1, 2005, pp.49-59 (in Korean). 

  20. Jeon, C.H., and Yun, Y.M., "Validity Evaluation of Effective Strength of Concrete Strut using Strut-Tie Model Analysis of Structural Concrete", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.30, No.5, 2010, pp.443-462 (in Korean). 

  21. Pang, X.B., and Hsu, T.T.C., "Behavior of Reinforced Concrete Membrane Elements in Shear", ACI Structural Journal, Vol.92, No.6, 1995, pp.665-679. 

  22. Leonhardt, F., "Reducing the Shear Reinforcement in Reinforced Concrete Beams and Slabs", Magazine of Concrete Research, Vol.17, No.53, 1965, pp.187-198. 

  23. Park, R., and Paulay, T., Reinforced Concrete Structures, John Wiley & Sons, New York, USA, 1975. 

  24. Kim, W., Jeong, J.P., and Kim, D.J., "Non-Bernoulli-Compatibility Truss Model for RC Members Subjected to Combined Action of Flexure and Shear (I) - Its Derivation of Theoretical Concept", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.23, No.6, 2003, pp.1247-1256 (in Koeran). 

  25. Kim, W, Jeong, J.P., and Park, D.S., "Non-Bernoulli-Compatibility Truss Model for RC Members Subjected to Combined Action of Flexure and Shear (II) - Its Practical Solution", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.23, No.6, 2003, pp.1257-1266 (in Korean). 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로